DE2800699A1

DE2800699A1 - Low tolerance waveguide transmission system - has filter supported by cross, and is sufficiently large to propagate several H-wave based modes

Info

Publication number: DE2800699A1
Application number: DE19782800699
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Dr Ing Spinner; Leo Treczka
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1978-01-09
Filing date: 1978-01-09
Publication date: 1979-07-19
Also published as: DE2800699C2

Abstract

The microwave transmission system uses a waveguide having dimensions sufficiently large to allow propagation in several modes each based on a fundamental 'H' wave. The mechanical tolerance requirements of the guide are low, the square section of the guide being symmetrical with respect to the line of intersection of the guide axes. The guide includes a coupling section employing a filter (7) blocking upper 'H' modes nad allowing transmission of 'E' mode waves. This is supported centrally by a cross of insulating material (8).

Description

Übertragungssystem mit einem HohlleiterTransmission system with a waveguide

übertragungssystem mit einem Hohlleiter Die Erfindung bezieht sich auf ein Ubertragungssystem mit einem Hohlleiter, dessen Abmessungen so große sind, daß sich mehrere Wellenformen ausbilden können, der jedoch nur mit der H-Grundwelle betrieben wird, wobei die Querschnittsform des Hohlleiters zu zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen symmetrisch ist, deren Schnittlinie die Achse des Hohlleiters darstellt, gemäß Hauptpatent ............ transmission system with a waveguide The invention relates on a transmission system with a waveguide, the dimensions of which are so large, that several waveforms can develop, but only with the H-fundamental wave is operated, wherein the cross-sectional shape of the waveguide to two perpendicular to each other Planes are symmetrical, the intersection line of which represents the axis of the waveguide, according to main patent ............

(Patentanmeldung P 27 57 125.1).(Patent application P 27 57 125.1).

Durch diese Ausgestaltung des Übertragungsleitungssystems können die an die Abmessungen und Form der Übertragungshohlleiter gestellten Genauigkeitsforderungen verringert werden, ohne daß die Gefahr einer Drehung einer Polarisation der sich ausbreitenden Welle im Hohlleiter besteht. Derartige Übertragungsleitungssysteme wurden insbesondere zur übertragung von Hochfrequenzenergie bei sehr hohen Frequenzen eingesetzt.With this configuration of the transmission line system, the The accuracy requirements placed on the dimensions and shape of the transmission waveguide can be reduced without the risk of a polarization rotation propagating wave in the waveguide. Such transmission line systems were used in particular to transmit high frequency energy at very high frequencies used.

Es werden jedoch auch zur übertragung von extrem hoher Hochfrequenzenergie bei extrem niedriger Dämpfung auch im Dezimeter-und Meter-Wellengebiet Hohlleiter eingesetzt. Bisher werden in Dipl.-ing. Curt Wallach Dipl.-ing. Günther Koch Dipl.-Phys.dr.Tino Halbach Dipl.-ing. Rainer Feldkamp diesem Wellenlängenbereich nur Rechteckhohlleiter mit der H10-Welle betrieben. Ein Rechteckhohlleiter, beispielsweise für die Frequenz von 200 MHz hat hierbei die relativ großen Abmessungen von 1 x 0,5 m. Es ist außerordentlich schwierig, derartige Großhohlleiter mit ausreichender mechanischer Genauigkeit und insbesondere ausreichender mechanischer Stabilität herzustellen. Allein aus Preisgründen können die Wandstärken gegenüber den kleinen bei höheren Frequenzen verwendeten Hohlleitern nicht maßstäblich vergrößert werden, so daß ein derartiger Großhohlleiter mechanisch sehr unstabil ist.However, it is also used to transmit extremely high radio frequency energy with extremely low attenuation even in the decimeter and meter waveguide area used. So far, in Dipl.-ing. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys.dr.Tino Halbach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp this wavelength range only Rectangular waveguide operated with the H10 wave. A rectangular waveguide, for example for the frequency of 200 MHz here has the relatively large dimensions of 1 x 0.5 m. It is extremely difficult to obtain such large waveguides with sufficient mechanical accuracy and in particular sufficient mechanical stability to manufacture. For price reasons alone, the wall thicknesses compared to the small Waveguides used at higher frequencies are not scaled up, so that such a large waveguide is mechanically very unstable.

Um dieses Problem zu lösen, wurden bereits derartige Großhohlleiter aus relativ dünnen Leichtmetallblechen, teils mit Versteifungsrippen, teils in Sandwich-Bauweise hergestellt, die sich jedoch nicht bewährt haben. Bereits die Füllung solcher Hohlleiterzüge mit getrockneter Luft - selbst unter geringem Überdruck - führt zu einer unzulässigen mechanischen Verformung dieser Hohlleiter.Large waveguides of this type have already been used to solve this problem Made of relatively thin light metal sheets, some with stiffening ribs, some in sandwich construction produced, which however have not proven themselves. Already the filling of such waveguide lines with dried air - even under slight overpressure - leads to an impermissible mechanical deformation of this waveguide.

Die Verwendung von Rundhohlleitern, die aus mechanischen Gründen vorzuziehen wären, ist in Verbindung mit H10(H11)-Wellen nicht möglich, da durch die Ungenauigkeit eine Verdrehung der Polarisationsebene auftritt.The use of circular waveguides, preferable for mechanical reasons is not possible in connection with H10 (H11) waves because of the inaccuracy a rotation of the plane of polarization occurs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ubertragungsleitungssystem zu schaffen, das die Vorteile einer einfachen Herstellbarkeit bei geringen Toleranzanforderungen unter gleichzeitiger einwandfreier Wellenübertragung vereinigt.The invention is based on the object of a transmission line system to create the advantages of simple manufacturability with low tolerance requirements combined with simultaneous perfect wave transmission.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1 solved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements and developments of the invention result from the subclaims.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Übertragungs leitungssysstems ist es möglich, Rundhohlleiter zu verwenden die in einfacher Weise mit gegenüber Rechteckhohlleitern vergrößerter mechanischer Stabilität herstellbar sind, ohne daß zu hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit gestellt werden müssen.Due to the inventive design of the transmission line system it is possible to use circular waveguides that in a simple way Can be produced with increased mechanical stability compared to rectangular waveguides without having to make too high demands on the dimensional accuracy.

Durch die mindestens eine Wellenführung wird sichergestellt, daß sich immer eine einwandfreie Führung des E-Vektors in dem Hohlleiterrohr ergibt und die Verwendung des Rundhohlleiters ergibt zusätzlich den Vorteil einer sehr niedrigen Dämpfung.The at least one wave guide ensures that always results in a perfect guidance of the E-vector in the waveguide tube and the Using the circular waveguide also has the advantage of a very low one Damping.

Selbst bei Auftreten eines Uberdruckes im Inneren des Hohlleiters sowie bei Auftreten mechanischer Belastungen von außen treten keine Übertragungsfehler auf und es ist schließlich möglich, den Rundhohlleiter von seiner Gestalt her mit wesentlich engeren Toleranzen herzustellen, als dies bei Rechteckhohlleitern $möglich wäre.Even if overpressure occurs inside the waveguide as well as when external mechanical loads occur, no transmission errors occur and it is finally possible to use the shape of the circular waveguide Establish significantly tighter tolerances than is possible with rectangular waveguides were.

Die Wellenführung oder die Wellenführungen können durch eine längsverlaufende Verformung des Hohlleiterrohres hergestellt werden oder es ist möglich, getrennte Wellenführungen beispielsweise in Form von Stegen aus leitendem Material herzustellen. Weiterhin können die Wellenführungen durch an der Innenwandung des Hohlleiterrohres befestigte entsprechend leitende geformteystreifen sowie auch durch Streifen oder Wülste aus dielektrischem Material gebildet werden.The wave guide or the wave guides can be through a longitudinal Deformation of the waveguide tube can be made or it is possible to separate Manufacture wave guides, for example in the form of webs made of conductive material. Furthermore, the wave guides can through on the inner wall of the waveguide tube attached appropriately conductive molded strips as well as by strips or Beads of dielectric material are formed.

Die Wellenführungen brauchen hierbei nur so weit in den Hohlleiter ragen, als es notwendig ist, um ein Verdrehen der Lage des E-Vektors durch Unregelmäßigkeiten des Rohres zu verhindern.The wave guides only need this far into the waveguide protrude as it is necessary to twist the position of the E vector due to irregularities to prevent the pipe.

Eine vorteilhafte Möglichkeit der Herstellung des Hohlleiterrohres ergibt sich dadurch, daß das Rohr aus einem Band spiralförmig gewickelt und verschweißt wird.An advantageous way of producing the waveguide tube results from the fact that the tube is wound spirally from a band and welded will.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to in the drawing Embodiments explained in more detail.

In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Innenquerschnitt einer ersten Ausführungsform des Hohlleiterrohres; Fig. 2 einen Innenquerschnitt einer weiteren Ausführungsform des Hohlleiterrohres; Fig. 3 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform eines Hohlleiterrohres; Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 3 entlang der Linie IV-IV; Fig. 5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines leitenden Steges für ein Hohlleiterrohr gemäß Fig. 3 und 4; Fig. 6 eine Querschnittsansicht des leitenden Steges nach Fig. 5.In the drawing show: Fig. 1 shows an internal cross section a first embodiment of the waveguide tube; Fig. 2 shows an internal cross section a further embodiment of the waveguide tube; Fig. 3 is a cross section of a third embodiment of a waveguide tube; Fig. 4 is a longitudinal section through the embodiment of Figure 3 along the line IV-IV; Fig. 5 is a side view an embodiment of a conductive web for a waveguide tube according to FIG. 3 and 4; FIG. 6 is a cross-sectional view of the conductive ridge of FIG. 5.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform des Innenquerschnittes eines Hohlleiterrohres 5 dargestellt, bei dem zwei nach innen vorspringende Einbuchtungen 5a vorgesehen sind, die die Wellenführungen bilden. Die Einbuchtungen sind um 1800 gegeneinander versetzt und verlaufen in Axialrichtung des Hohlleiters.In Fig. 1 is an embodiment of the inner cross section of a waveguide tube 5, in which two inwardly projecting indentations 5a are provided that form the wave guides. The indentations are against each other around 1800 offset and run in the axial direction of the waveguide.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Hohlleiters des Ubertragungsleitungssystems gezeigt, bei dem nur eine in Achsrichtung des Hohlleiters 5 verlaufende Einbuchtung 5a vorgesehen ist.Bereits durch diese einzige Einbuchtung wird ein Verdrehen der Lage des E-Vektors sicher verhindert, ohne daß mechanische Toleranzen der Abmessungen des Hohlleiterrohres und/oder der Einbuchtung eine Verdrehung der Lage des E-Vektors hervorrufen könnte.In Fig. 2 is a further embodiment of a waveguide of the transmission line system shown, in which only one indentation running in the axial direction of the waveguide 5 5a is provided. Already by this single indentation a twisting of the Position of the E-vector safely prevented without mechanical tolerances of the dimensions of the waveguide tube and / or the indentation a rotation of the position of the E vector could cause.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Auführungsform des Ubertragungsleitungssystems sind die Hohlleiter als Rundhohlleiter 15 mit an der Innenwandung des Rundhohlleiters angeordneten leitenden Stegen 15a ausgebildet, die mit Hilfe von leitenden Füßen an dieser Innenwandung befestigt sind. Die leitenden Füße 16 sind mit einem Abstand von höchstens einem Vieter der zu übertragenden Wellenlänge entlang der Längsrichtung des Hohlleiterrohres angeordnet und es ist möglich, daß diese leitenden Stege durch kurze Abschnitte gebildet sind, deren gegenseitiger Abstand in Längsrichtung vorzugsweise kleiner als 1/20 der Wellenlänge beträgt, während die Länge der einzelnen Stegabschnitte nicht größer als eine halbe Wellenlänge sein soll.In the embodiment of the transmission line system shown in FIG. 3 are the waveguides as a circular waveguide 15 with on the inner wall of the circular waveguide arranged conductive webs 15a formed with the help are attached to this inner wall by conductive feet. The leading feet 16 are at a distance of no more than one fourth of the wavelength to be transmitted arranged along the longitudinal direction of the waveguide tube and it is possible that these conductive webs are formed by short sections, their mutual Distance in the longitudinal direction is preferably less than 1/20 of the wavelength, while the length of the individual web sections is not greater than half a wavelength should be.

In Fig. 5 sind diese leitenden Stege mit rundem Querschnitt dargestellt, es ist selbstverständlich auch möglich, andere Querschnittsformen zu verwenden. In Fig. 5 these conductive webs are shown with a round cross-section, it is of course also possible to use other cross-sectional shapes.

Weiterhin ist es möglich, anstelle der dargestellten leitenden Stege oder Stegabschnitte entsprechend gewölbte Blechabschnitte oder Blechstreifen zu verwanden, deren mittlerer Teil in das Innere des Hohlleiterrohres vorspringt Auch bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist es möglich, nur einen Steg anstelle der zwei um 1800 gegeneinander versetzten Stege zu verwenden. It is also possible instead of the conductive webs shown or web sections to correspondingly curved sheet metal sections or sheet metal strips related, whose middle part protrudes into the interior of the waveguide tube Also in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, it is possible to have only one Use a bridge instead of the two bridges offset by 1800.

Schließlich ist es möglich, die leitenden Stege durch Streifen oder Wülste aus dielektrischem Material zu ersetzen, die dann als Wellenführungen dienen. Finally, it is possible to use strips or the conductive webs To replace beads of dielectric material, which then serve as wave guides.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Hohlleiterrohres ist dieses aus einem Band spralförmig gewickelt und verschweißt, so daß ohne Schwierigkeiten Hohlleiterrohrstücke beliebiger Länge herstellbar sind. Die Breite des spiralisch aufgewickelten und verschweißten Bandes beträgt hierbei in Achsrichtung des Hohlleiters gesehen, vorzugsweise ein Viertel der Betriebswellenlänge oder ein ungerades Vielfaches hiervon.According to an advantageous embodiment of the waveguide tube, this is wound in a spiral shape from a tape and welded so that without difficulty Waveguide tube pieces of any length can be produced. The width of the spiral wound and welded tape is in this case in the axial direction of the waveguide seen, preferably a quarter of the operating wavelength or an odd multiple of this.

Zur Änderung der Richtung des Übertragungsleitungssystem ist es möglich, Winkelstücke zu verwenden, die eine senkrecht zur Winkelhalbierenden stehende Platte aufweisen, die ihrerseits keine zusätzlichen Wellenführungseinrichtungen aufweist. Die Wellenführung wird hierbei durch die an das Winkelstück angrenzenden Hohlleiterrohrabschnitte mit Wellenführungseinrichtungen aufrechterhalten.To change the direction of the transmission line system, it is possible to Use angle pieces that have a plate perpendicular to the bisector have, which in turn has no additional wave guide devices. The wave guide is in this case through the waveguide tube sections adjoining the angle piece Maintained with wave guide devices.

Bei T-Stücken und Verzweigungen sowie bei Ubergängen auf Koaxialleitungen ist es möglich, diese Wellenführungsstege innerhalb dieser Bauelemente nicht weiterzuführen, sonderndie Kompensation der hierdurch auftretenden Stoßstelle in dem Bauelement selbst vorzunehmen.For T-pieces and branches as well as transitions to coaxial lines it is possible not to continue these wave guide webs within these components, but rather the compensation of the resulting joint in the component to make yourself.

Falls es erforderlich ist, einen Übergang von dem Rundhohlleiter mit Wellenführungen auf einen Rechteckhohlleiter vorzunehmen, so ist vorzugsweise zwischen den beiden Leitungssystemen ein kurzer Leitungsabschnitt anderer Querschnittsform angebracht, dessen Begrenzung zu den weiterführenden Leitungen außerhalb der durchgehenden lichten Weite durch Metallwände gebildet wird, die senkrecht auf der Achse stehen.If necessary, use a transition from the circular waveguide Make wave guides on a rectangular waveguide, so is preferably between the two pipe systems a short pipe section with a different cross-sectional shape attached, its limitation to the continuing lines outside the continuous clear width is formed by metal walls that are perpendicular to the axis.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform von leitenden Stegen gezeigt, die beispielsweise für die Stege nach Fig. 3 und 4 Verwendung finden können. Die in Fig. 5 und 6 gezeigten Stege 15b sind zusammen mit ihren Füßen 16' einstückig aus Blechstreifen hergestellt, die in sich in die in Fig. 6 gezeigte Form umgebogen sind, wobei die die Füße bildenden Enden paarweise zusammengedrückt sind.In Fig. 5 a further embodiment of conductive webs is shown, which can be used, for example, for the webs according to FIGS. the In Fig. 5 and 6 shown webs 15b are together with their feet 16 'in one piece made of sheet metal strips which are bent into the shape shown in FIG are, the ends forming the feet are pressed together in pairs.

Weiterhin ist aus Fig. 5 die nicht maßstäblich gezeichnete Anordnung von zwei Stegabschnitten gezeigt, wobei diese Stegabschnitt nicht aneinander anstoßen, sondern durch einen Abstand getrennt sind.Furthermore, FIG. 5 shows the arrangement which is not drawn to scale of two web sections shown, these web sections not butting against each other, but are separated by a distance.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Transmission system with a waveguide, whose dimensions are so large that several wave forms can be formed, which, however, is only operated with the H fundamental wave, whereby the cross-sectional shape of the Waveguide is symmetrical to two mutually perpendicular planes whose Section line represents the axis of the waveguide, according to the main patent (patent application P 27 57 125.1), characterized in that the waveguide is circular Waveguide (5) with at least one wave guide protruding into the interior of the waveguide (5a) is.

2. Transmission line system according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that two wave guides offset by 1800 are provided.

3. Transmission line system according to claim 1 or 2, characterized g e it is not indicated that the wave guides (5a) are formed by indentations parallel to the axis are formed.

4. Transmission line system according to claim 1 or 2, characterized g e it is not indicated that the wave guides are inserted through into the waveguide tube conductive webs are formed.

5. Transmission line system according to claim 4, characterized in that g e -k e n It should be noted that the conductive webs are only conductive over part of their length and are mechanically connected to the inner wall of the waveguide tube.

6. Transmission line system according to one of claims 4 or 5, in that the conductive webs stand on feet, their distance in the axial direction of the waveguide at most 1/4 of that to be transmitted Wavelength and which are conductively connected to the pipe wall.

7. Transmission line system according to claim 1 or 2, characterized g e it is not indicated that the wave guides are inserted through into the waveguide tube Strips or beads of dielectric material are formed.

8. Transmission line system according to one of the preceding claims, in that the shaft guides are only so far into the Waveguides protrude as necessary to twist the position of the E vector to prevent irregularities in the waveguide tube.

9. Transmission line system according to one of the preceding claims, in that the waveguide tube is formed in a spiral shape from a band is wrapped and welded.

10. Transmission line system according to claim 9, characterized in that g e -k e n n e i n e t that the width of the spirally wound and welded Band in the axial direction of the waveguide 1/4 of the operating wavelength or an odd one This is a multiple of this.

11. Transmission line system according to one of the preceding claims, in that the Shaft guide parts, which are inserted in the waveguide tube, consist of separate short sections, their distance in the longitudinal direction is preferably less than 1/20 of the wavelength while the length is no greater than 1/2 wavelength.

12. Transmission line system according to one of the preceding claims with an elbow to change the direction of the transmission line system, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that the deflection in the elbow through a plate perpendicular to the bisector takes place, which does not have any wave guide devices having.

13. Transmission line system according to one of the preceding claims with components, such as transitions to xoaxial lines, T-pieces, branches and the like, characterized in that the wave guide webs are not continued within this component and that the compensation devices are part of the component for the joint that occurs as a result.

14. Transmission line system according to one of the preceding claims, with a transition piece between the round waveguide with wave guides and rectangular waveguides, as a result, there is a short line between the two line systems Line section of a different cross-sectional shape is attached, its limitation to the continuing lines outside the continuous clear width through metal walls is formed, which are perpendicular to the axis.